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Firewallkonzept der GWDG (IK GWDG 10/06)

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Präsentation zum Thema: "Firewallkonzept der GWDG (IK GWDG 10/06)"—  Präsentation transkript:

1 Firewallkonzept der GWDG (IK GWDG 10/06)
Andreas Ißleiber

2 Firewallkonzept der GWDG (Notwendigkeiten)
Dienstleistungsangebot der GWDG für Institute Schutz des gesamten GÖNET sowie aller Institutsnetze vor Angriffen von Außen Absicherung der Institutsnetze untereinander Prävention bei Viren,Trojaner sowie Hacker-Angriffen aus dem Intra- und Internet (primär eine Aufgabe des IPS) Ablösung der bestehenden ACLs der zentralen Router Vereinfachung/Verbesserung der ACLs (statefull inspection FW) Ausfallsicherheit: Aufbau von redundanten Systemen Vereinfachtes Management der Sicherheitsregeln

3 Firewallkonzept der GWDG (Auswahlkriterien)
Einheitliches Management Mehrmandantenfähigkeit Fähigkeit zur Redundanz, Loadbalacing Hoher Durchsatz Einfache Regelstruktur (leicht erlernbar) Transparenter Mode (Stealth Mode) Einfache Integration in bestehende Netzwerkstruktur Logging (syslog) Kombination mit Viruserkennung Erweiterbarkeit Preis Fett = Muß-Kriterien Normal = Kann-Kriterien

4 Firewallkonzept der GWDG (Firewallanbieter)
CISCO FWSM (Firewall Service Modul) gute Integration CISCO PIX zu wenig Interfaces(VLANs) Checkpoint Firewall-I sehr hoher Preis Checkpoint Appliance (NOKIA,SUN) sehr hoher Preis Fortigate (Fortinet) Probleme im Testbetrieb (GWDG) Sonicwall zu geringe Performance

5 Firewallkonzept der GWDG (Auswahl)
Ergebnis 2004: Entscheidung für CISCO FWSM (FireWall Service Modul) Begründung: Gute Integration in bestehenden Struktur durch VLANs Mehrmandantenfähigkeit Redundanz Transparenz (Stealth Mode) Management Was ist mit der Grundregel, möglichst zwei unterschiedliche Hersteller von FWs einzusetzen ? (Beispiel: Checkpoint & CISCO FWSM) Prinzipiell Ja: Im vorliegenden Fall aber nicht sinnvoll, da unterschiedliches Management, mangelnde Integration in Netzumgebung, zu hoher Preis es nicht rechtfertigen ? !

6 Firewallkonzept der GWDG (Ein zweistufiger Ansatz)
Schutz des gesamten GÖNET sowie aller Institutsnetze vor Angriffen Absicherung der Institutsnetze untereinander Prävention bei Viren,Trojaner sowie Hacker-Angriffen aus dem Intra- und Internet Ziel Die GWDG verfolgt ein zweistufiges, Konzept bestehend aus … 1.) Zentrale Firewall (First Level Firewall, CISCO Firewall Service Modul) Diese Firewall befindet sich am Übergabepunkt zwischen X-WIN und GÖNET Bei neuen Angriffsvarianten, kann ein Schutz sehr schnell an zentraler Stelle für alle Institute durch Basisregeln aufgebaut werden Die Basisregeln haben für das gesamte GÖNET Gültigkeit Realisierung

7 Firewallkonzept der GWDG (Ein zweistufiger Ansatz)
2.) Dezentrale Firewalls (Second Level Firewall, CISCO Firewall Service Modul) Die dezentralen Firewalls befinden sich an den entscheidenden vier Knotenpunkten des GÖNET Diese sind als Zusatzmodule direkt in die GÖNET-Router integriert Die Module werden an strategisch wichtigen Orten eingesetzt Vorhandene Infrastruktur der Router (redundante Anbindung, redundante Netzteile, USV) ist gleichzeitig für die Firewalls nutzbar Institutseigene Firewall ist nicht mehr erforderlich Realisierung

8 Firewallkonzept der GWDG (Integration im GÖNET)
Legende … Internet 7 Zentrale, schnelle Firewall für den grundlegenden Schutz des gesamten GÖNET (first Level Firewall) 3 1 Dezentrale Firewalls sind in die Backbone-Router integriert (second Level Firewall) 2 zentrales Firewall-Management bei der GWDG 1 3 Internet-Router 4 4 GÖNET-Backbone-Router 2 Durch zusätzliche, dezentrale Firewall geschütztes Institut. Hohe Sicherheitsstufe bestehend aus Kombination von First level & Second Level Firewall 5 GÖNET Institut ist durch die zentrale Firewall mit einem Basisregelsatz geschützt ist. 6 5 Zentrale Administration der Firewalls, integriert in ein bestehendes Netzwerkmanagement 7 Institut 6 Institut Bereich mit mittlerem Schutz (first Level) Bereich mit hohem Schutz (second Level)

9 Firewallkonzept der GWDG (Virtuelle Firewall & Administration)
Realisierung durch CISCO FWSM (FireWallServiceModul), integriert in allen GÖNET CISCO Routern (6509) Internet Zentrale Firewall mit Basisregeln Jede institutsspezifische Firewall ist durch eine „virtuelle“ Firewall auf dem FWSM abgebildet FWSM FireWall Service Module mit virtuellen Firewalls (FW) Virtuelle FW´s erlauben eine getrennte, autonome Administration der Firewallregeln für das jeweilige Institut GÖNET Router CISCO 6509 Die GWDG kann zusätzlich alle virtuellen Instituts-Firewalls zentral administrieren Die GWDG stellt vordefinierte Regelsätze für die virtuellen FWs zur Verfügung: Firewall Administration des Instituts A Firewall Administration des Instituts B Komplettschutz Alles von Innen nach Außen ist erlaubt Alles von Außen nach Innen ist verboten Zugriff auf interne Server Zugriffe auf interne Dienste von Außen sind erlaubt Alles Andere ist verboten … Weitere Regelsätze … Institut A Institut B Virtuelle Firewall mit Regelsatz A Virtuelle Firewall mit Regelsatz B Zzgl. Basisregeln

10 Firewallkonzept der GWDG (Failover & Redundanz)
Legende … Internet 1 Kommunikationsweg zwischen Institut und im störungsfreien Betrieb A B 2 Kommunikationsweg bei einer logischen oder physischen Unterbrechung der Strecke zwischen Institut und Die Verbindung läuft hierbei über die redundanten Backbone-Router des GÖNET, wobei der Schutz der Institute durch die Firewall(s) bestehen bleibt Firewall-Redundanz im GÖNET geplant ab Anfang 2007 A B 2 1 Institut A Institut B

11 Firewallkonzept der GWDG (Ausbaustand, 10/06)
Internet GuestNet Mitarbeiternetz GWDG/Internet(XWIN) GWDG Module:2 Physiologie Module: 2 Servernetz Biochemie MPI f. Dynamik Veg.Physiologie MPIBPC Module:2 GÖNET NMR-II Physik Module: 2 III-Physik Alle Abteilungen der MPIBPC Astrophysik FMZ (in Zukunft) Theologicum Module:2 Metallphysik Theor.Physik Röntgenphysik * Ein Reservemodul stets bei der GWDG SUB ZVW Stand: 10/06, A.Ißleiber

12 Firewallkonzept der GWDG (CISCO FWSM, Features)
Als Modul in bestehende CISCO Router integrierbar Nahezu gleiche Konfiguration wie PIX-Firewalls Variable, große Anzahl an Interfaces (VLANs) Hoher Durchsatz <= 6 GBps Management IOS- sowie webbasiert und durch PDM/ASDM Betrieb im transparenten, oder Routed-Mode (NAT/PAT) Multiple security contexts (Mehrmandantenfähig) Special Features: ARP Inspection DNS Guard Flood Guard Frag Guard ICMP Filtering Mail Guard TCP Intercept Unicast Reverse Path Forwarding

13 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Funktionsprinzip)
! Internet Das Firewallmodul besitzt keine eigenen Interfaces Kommunikation erfolgt ausschließlich über VLANs Router (CISCO xx) VLAN1: Kommunikation zwischen FWSM und Router Switching- engine VLAN10,20,30: Interne Netze durch VLANs getrennt VLAN10,20,30: VLANs können, … müssen aber nicht an physikalische Interfaces gebunden sein VLAN1 FWSM VLANxx VLAN30 VLAN10 Intern2 VLAN20 Intern DMZ

14 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Funktionsprinzip)
Position des FWSM und der MSFC (Multilayer Switch Feature Card) Routing zwischen VLANs 301,302,303 ohne Nutzung des FWSM Firewallregeln zwischen VLANs 201,202,203 bestimmen den Verkehr

15 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Modes)
Zwei grundlegend unterschiedliche Modi für das FWSM möglich 1.) Routed Mode NAT/PAT ist aktiviert FWSM übernimmt das Routing Firewallregeln zwischen VLANs FWSM-Interfaces bekommen IP-Adresse VLAN1=SVI (Switched VLAN Interfaces) i.d.R. NAT nach Außen Internet Default route des FWSM VLAN1 FWSM (VLAN 3) (VLAN 2) IP: Mask: Default GW: IP: Mask: Default GW: /24 /24

16 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Modes)
2.) Transparent Mode Stealth mode Gleiches Netz hinter und! vor der Firewall Vorteil: wenig Änderungen an bestehender Struktur IP-Adressen werden nicht verändert (kein NAT) Eine IP für das Management der Firewall Nur ein inside & ein outside Interface pro Gruppe Internet outside (VLAN 2) (VLAN 3) VLAN1 FWSM (Management IP) inside VLAN 3 VLAN 2 IP: Mask: Default GW: IP: Mask: Default GW: /24 /24

17 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Context)
Virtuelle Firewalls Context erlaubt die Unterteilung in virtuelle Firewalls Jeder Context kann eigenständig administriert werden Voneinander getrennte, eigene Konfigurationsdatei pro Context Getrennte Administration Jeder Context bekommt eigene(s) VLAN(s) Zuweisung von Ressourcen pro Context möglich per default, zwei Contexts verfügbar Lizenzen in 20ér Schritten möglich

18 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, NAT)
Unterschiedliche NAT/PAT Verfahren: Dynamic NAT PAT Static NAT Static PAT Bypassing NAT, Exemption

19 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Dynamic NAT)
Dynamisches NAT IP Pool mit ext. Adressen n  m Anzahl interner IPs ≠externer IPs Internet dyn. NAT NAT Pool: /24

20 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, PAT)
Lokaler IP-Pool (n) nach Außen mit z.B. einer externen IP-Adresse sichtbar Internet Single IP PAT /24

21 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Static NAT)
Statisches NAT n  n, 11 Jede lokale Adresse mit exakt einer globalen Adresse sichtbar Internet Static NAT NAT Tabelle: 1:1-Nat … oder auch n:n-NAT /24  /24 /24

22 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Port Redirect)
Port Redirection Bsp: Umleitung zu einem Web-Proxy Internet redirect Verbindung zu redirect zu WWW zu /24 WWW Proxy Server

23 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, bypassing NAT)
Kein NAT, NAT-Excemption Quell- & Zieladresse bleiben unverändert Quell- & Zielport bleiben unverändert Bsp.: PC baut direkte Verbindung zu PC auf ACLs bleiben aktiv Internet 1 2 NAT DMZ /24 2 Inside /24 1

24 Firewallkonzept der GWDG (FWSM, Management)
Management der Firewall durch: IOS commandline ssh telnet (wg. Seicherheit nicht sinnvoll) console (seriell) Über den Catalyst (Switch/Router) Web-basiert PDM (Pix Device Manager) bzw. ASDM (neu) mittlerweile gute Alternative zur Commandline Cisco Security Manager (in Zukunft parallel zum ASDM) Zentrale Cisco Security Managementlösung Definition von Regelsätzen und Verteilung auf die Firewalls

25 Firewallkonzept der GWDG (Management, Zugang)
Zugang zu den Firewallsystemen: Über das ASDM Authentifizierung wird über zentrale RADIUS-Server erreicht, sodass die Aministratoren das eigene Password benutzen können. Gruppierung/Zugriffsrechte erfolg über RADIUS-Server (Wer, darf von Wo, Was an der Firewall administrieren) Unterschiedliche Zugriffvarianten FullAccess (für wenige Administratoren: Mather, Gelbe, Beck, Ißleiber) Firewallgruppen (z.B. GWDG-Helpdesk) ReadOnly (GWDG – Intern, fast Alle)

26 Firewallkonzept der GWDG (ACL vs. Firewall)
ACL vs. Firewall(ACL): ACL: ACL werden auf dem Router definiert. Basieren auf einfachen Regeln (Quell-IP ►Port ► Ziel-IP) Beide Richtungen müssen beachtet werden (IN/OUT) Bsp: permit tcp any eq 80

27 Firewallkonzept der GWDG (ACL vs. Firewall)
Router-ACL Pro Contra Ohne Zusatzkosten nutzbar auf vorhandenen GÖNET-Routern Nicht „stateful“, daher komplexe Struktur Schnell in der Ausführung Kein Management, undurchschaubare Konfiguration Bei „UDP-Traffic“ praktisch nicht einsatzfähig (wg. „Öffnen“ der Rückports) Keine Korrelation zwischen IN- und OUT-Traffic (non stateful) Bsp.: FTP Keine (nicht binären) Gruppierungen möglich Inspection höherer OSI-Schichten nicht möglich (z.B. HTTP,FTP-Traffic-Inspection) Kein NAT,PAT Kein IP-Spoofing-Protection

28 Firewallkonzept der GWDG (ACL vs. Firewall)
Firewall (ACL) Pro Contra Statefull: Rückverbindungen werden erkannt und erlaubt Hoher Preis Regeln mit UDP-Traffic Zusätzliche Hardware erforderlich (Firewallmodul) Einfache Gruppierungen: IP-Gruppen, Port-Gruppen Überschaubares Management, Mandantenfähig, Rechtemanagement Inspection der höheren Layer möglich (bis zu L7) NAT,PAT, Policy-NAT,Excemtion-NAT etc. Inspection-MAP erlaubt die Anpassung von Inhalten in der Paketen (Bsp: DNS bei NAT). Randomize TCP-sequence numbers Syntax-Check in den Firewallregeln

29 Firewallkonzept der GWDG (ACL vs. Firewall)
Verbindungsbeispiel TCP: Source Port=1025, Dest-Port=80 Webserver: Client: Source Port=80, Des.Port=1025 Nr. Source Port Destination 1.) ) (>1024) Bei einer Router ACL muß eine Regel für 1.) und! für 2.) (Rückverbindung) definiert werden (ggf. nur Vereinfachung durch z.B. Syn-Flag-Filterung) Eine Firewall (weiß) die Rückverbindung automatisch zuzuordnen und erlaubt den „Traffic“ ohne zusätzliche Regel (stateful)

30 Firewallkonzept der GWDG (ACL vs. Firewall)
Verbindungsbeispiel UDP: Source Port=1030, Dest-Port=53 Client: DNS-Server: Source Port=53, Des.Port=1030 Nr. Source Port Destination 1.) ) (>1024) Bei einer Router ACL muß eine Regel für 1.) und! für 2.) (Rückverbindung) definiert werden. Bei UDP ist diese nicht (sinnvoll) möglich (UDP ist nicht verbindungsorientiert). Eine Firewall (weiß) die Rückverbindung automatisch zuzuordnen und erlaubt den „Traffic“ ohne zusätzliche Regel auch bei UDP (stateful)

31 Firewallkonzept der GWDG (ACL vs. Firewall)
Beispiel: Zugriff der Verwaltungssysteme auf die Terminalserver in Router ACL(s): ... permit tcp host any eq 3389 permit tcp host any eq 443 permit tcp host any eq 3389 permit tcp host any eq 443 permit tcp host any eq 3389 permit tcp host any eq 443 permit tcp host any eq 3389 permit tcp host any eq 443 permit tcp host any eq 3389 permit tcp host any eq 443 permit tcp host any eq 3389 permit tcp host any eq 443 permit tcp host any eq 3389 permit tcp host any eq 443 962 weitere ACL(s) !! Rückverbindungen müssen auch berücksichtigt werden !!

32 Firewallkonzept der GWDG (ACL vs. Firewall)
in Firewall (ACL) Definition der Server IP-Gruppe (Source) Definition IP-Gruppe (Destination) Definition der Ports als Gruppe

33 Firewallkonzept der GWDG (Erfahrungen)
CISCO hat eine etwas andere Sichtweise hinsichtlich Firewall im Vgl. zu anderen Herstellern Einarbeitungszeit erforderlich Bei Vorhandensein von CISCO Routern, fast keine sinnvolle Alternative zum FWSM Sehr gutes Commandline Interface sowie Management CISCO ist auch nicht Fehlerfrei: SMTP-Bug, ASDM-Bugs Firewall durchaus auch in Kombination mit Router ACL sinnvoll nutzbar (Voraussetzung: CISCO Security Manager) Fazit: Das FWSM ist im GÖNET (GWDG) die richtige Wahl

34 Firewallkonzept der GWDG (Weitere Planung)
Weitere Planungen: 1/2007 : werden wir redundante FWSM im GÖNET über verschiedene Standorte aufbauen Ende : Zusammen mit dem GWDG-HelpDesk (AG-H) die einfache Administration von Sperrlisten ermöglichen Ende 2006 : Installation des CISCO Security Managers (virtual Host), um zentral die FWSM zu administrieren. Überdies ist eine zusätzliches Management der Router ACLs hiermit möglich Ende 2006/Anfang 2007-∞: Weiterer Ausbau der Institutsfirewalls: - ZHG, WI2, UNI-Techniknetz, MPIBPC (Abteilungen), Campus, ... 2007 – 2008 :Erweiterung des Managements hinsichtlich Authorisierung der Administratoren (ggf. über TACACS) in : Logfileauswertung der Firewall zur Erkennung interner Attacken (Virenausbreitung etc.)

35 Firewallkonzept der GWDG (Ansprechpartner)
Ansprechpartner bei der GWDG: Kollegen: B,Gelbe, H.Beck, K.Mather, A.Ißleiber ... sind hinsichtlich Firewall im GÖNET(&GWDG) die Ansprechpartner

36 ? … Fragen Vielen Dank! und Diskussionen! C O C S I M E Y S S T S C O
POWER UPPER CISCO S YSTEMS LOWER POWER NORMAL und Diskussionen! Vortrag ist unter: … … zu finden


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